10kV中壓配網線損理論計算方法的研究

摘要：本文比較了各種電流法在計算原理、數據來源、各種算法需采集的數據、適用條件及局限性，介紹均方根電流法、平均電流法、最大電流法、等值電阻法的優缺點，分析傳統配電網理論線損計算方法的基本原理。本文提出了適合目前配電網理論線損計算的新方法，但都是在對一些配電網理論線損計算方法進行深入研究的基礎上，部分學者在潮流算法方面都處于理論研究和探索階段，距離實用化還有一段差距，都進行了新的研究，豐富和發展了潮流算法。為解決配電網理論線損計算困難，近年來，部分學者采用模糊理論中的模型識別原理對支路電流的分配進行修正，將遺傳算法與人工神經網絡理論引入配電網理論線損計算中，尋找出能夠滿足配電網線損理論計算要求的計算方法，通過不斷深入地研究配電網理論線損計算，使計算結果盡可能準確，促進降損節能，提高供電企業運行管理水平和經濟效益。

關鍵詞：配電網理論線損 等值電阻法 潮流算法

0 引言

在實際工作中通過線損理論計算，能較準確的了解電網中損耗的組成情況。尤其在對需要增加投資的降損措施幾種方案的技術經濟比較以及考察各種降損措施的效果方面，線損理論計算顯出重要作用，這就為實際分級、分壓、分區、分線管理，線損計劃指標的分解提供了可靠依據。此外，通過線損理論計算得出的數值與傳統數值比較，還可以發現線損管理中薄弱環節，以便有針對性地采取降損措施。

1 傳統的主要的配電網理論線損計算方法

1.1 等值電阻法

等值電阻法的理論基礎是均方根電流法。缺點是：對沒有實測負荷記錄的配電變壓器，各節點負荷率相同，這種計算不完全符合實際負荷情況，假設負荷分布按與配電變壓器額定容量成比例；需要假設計算條件，影響計算結果精度；假設各負荷點功率因數、類別系數和電壓相同，一般情況下，計算出的電能損耗值偏小，實際系統各個負荷點的功率因數、類別系數和電壓都不相同。等值電阻法的優點是：在理論上比較完善，不用收集運行數據，計算出等值電阻數據就可以進行電能損耗計算，僅與結構參數配電變壓器額定容量、分段線路電阻有關；在方法上克服了均方根電流法的諸多方面的缺點。

1.2 最大電流法

最大電流法也稱損失因數法，優點是：計算需要的資料少，易于計算機編程計算，進行電能損耗計算只需測量出代表日最大電流和計算出損失因數等數據。缺點是：損失因數不易計算，計算出的損耗因數不同，不能通用，主要由于不同的負荷曲線、網絡結構和負荷特性，此方法常用于計算精度要求不高的情況，是利用均方根電流法與最大電流的等效關系進行計算的。計算精度低，使用此方法時必須根據電網實際情況計算損耗因數。

1.3 平均電流法

由均方根電流法派生而來，是利用均方根電流法與平均電流的等效關系進行損耗計算的，平均電流法也稱形狀系數法。平均電流法的優點是：計算結果較為準確，計算出的電能損耗結果精度較高，用實際中較容易得到并且較為精確的電量作為計算參數，按照代表日平均電流和計算出形狀系數等數據計算，易于計算機編程計算，可以進行電能損耗計算。平均電流法的物理概念是：實際負荷在同一時間內所產生的電能損耗幾乎等同于線路中流過的平均電流所產生的電能損耗。缺點是：形狀系數不易確定，計算誤差較大。對沒有實測記錄的配電變壓器，數據不夠準確。

1.4 均方根電流法

均方根電流法是基本計算方法。均方根電流法的優點是：方法簡單，易于計算機編程計算，按照代表日24小時整點負荷電流或有功功率、無功功率或有功電量、無功電量、電壓、配電變壓器額定容量、參數等數據計算出均方根電流就可以進行電能損耗計算。均方根電流法的物理概念是：實際負荷在同一時間內所產生的電能損耗差不多等同于線路中流過的均方根電流所產生的電能損耗。缺點是：代表日選取不同會有不同的計算結果，誤差較大。

2 配電網理論線損計算方法研究新進展

降低線損率，可以減少電能傳輸能耗，線損率是主要經濟技術指標，它綜合反映電力網規劃設計、生產運行和經營管理水平，研究配電網理論線損計算方法，提高電力供應能力，增加供電企業經濟效益，有很重要的理論與實際意義。

2.1 潮流新算法

文獻指出，由于配電網表計不全，運行參數無法全部收集，對于10kV配電網理論線損計算，無法采用潮流方法，或者網絡的元件和節點數太多，運行數據和結構參數的收集整理很困難。近年來，大部分學者都處于理論研究和探索階段，距離實用化還有一段差距，只是在潮流算法方面進行了新的研究，豐富和發展了潮流算法。鑒于當前配電網潮流計算采用恒功率負荷模型不能準確反映網絡潮流分布，提出在潮流計算中考慮負荷靜態電壓特性。針對傳統前推回代法在解決該問題時，存在算法效率降低、對負荷靜態電壓特性呈強敏感性的缺陷，將傳統前推回代法中前推功率、回代電壓改為前推回代都進行電壓迭代，設計了一種新的前推回代法。IEEE36節點系統測試表明，所提算法能夠準確、快速地求解配電網潮流，且算法效率對負荷靜態電壓特性變化具有弱敏感性。同時，通過潮流結果分析負荷靜態電壓特性變化對系統電壓的影響。

2.2 遺傳算法與人工神經網絡算法

遺傳算法用于神經網絡，最主要的是學習神經網絡的權重，評價一個學習算法的標準是：簡單性、可塑性和有效性，也就是用遺傳算法來取代一些傳統的學習算法。主要是用遺傳算法學習神經網絡的權重和學習神經網絡的拓樸結構。一般地，簡單的算法并不有效，又與算法的可塑性、簡單性相沖突，有效的算法則要求算法的專一性、完美性，可塑的算法又不簡單。

Rumel hart等人推廣誤差反向傳播（BP）算法，在目前廣泛研究的前饋網絡中采用，BP算法具有簡單和可塑的優點，這種方法的收斂速度慢，且常受局部極小點的困擾，是神經網絡權值學習的有效方法，它是基于梯度的方法，克服了BP算法的缺陷，采用GA則可把神經網絡的結構優化和權值學習合并起來。

2.3 模糊識別技術應用

即針對傳統的確定性數學模型解決不確定問題存在的困難，建立了模糊模式識別的模型，并把此模型應用于吉林豐滿水電數字仿真系統的成績考核系統中，將參數的模糊集與正確等級模糊集進行匹配，降低了系統中不確定因素對考核系統的影響。經實驗表明，此模型能正確解決不確定問題。該方法采用理論中的模型識別原理對支路電流的分配進行修正，提高了線損計算的精度，即理論運行狀態盡可能接近實際運行狀態，使計算結果盡可能準確。但該方法隸屬函數的選擇較難，在實際應用中較困難，因為它只適用于對電流大小及變壓器負荷率的大小進行模型判別時。

2.4 基于區間算法

在負荷、并聯電容器組和熱電聯產機組的三相區間模型以及線路和變壓器的三相模型的基礎上，提出了一種配電網三相潮流計算的區間算法。傳統的點迭代法潮流求得的都是系統的瞬時狀態，而區間算法提出了與傳統的點迭代潮流算法完全不同的思想，它一方面可以方便地求解給定時間段上系統狀態量的變化范圍，另一方面可以處理具有不確定性的點信息，從而能更全面真實地反映系統的狀態。對33母線和90母線三相平衡系統，292母線三相不平衡系統及阜新市實際10kV配電系統（272、524和730母線）的計算實例表明了算法的快捷性和有效性。給出了形狀系數的區間值獲取方法，對負荷曲線形狀系數的區間性進行了詳細分析和論證，為用戶提供了更多信息，需進一步研究。它指出各損耗的區間值，即是基于平均電流法的配電網線損區間算法的計算結果。

3 展望

按照傳統或現代的等值模型、統計模型進行計算，在現有數據（包括配電網元件參數和運行數據）基礎之上，常規配電網理論線損計算方法，都是缺少實時性和全面性。計算出來的理論線損變得滯后、粗放和失真，主要由于配電網外部環境和內部結構參數、運行方式、負荷的變化，隨著綜合信息管理系統（MIS）、配電網自動化系統（DMS）和調度自動化系統（SCADA）等技術的不斷發展和廣泛應用，配電網理論線損計算的發展要求，以及未來發展方向和必然趨勢，就是研究與之相結合的在線實時配電網理論線損計算方法。

4 后記

本文編寫過程中，我查閱了大量的技術檔案和文獻，參考了眾多有關專家及專業工作者提供的寶貴資料、現場案例、技術經驗，同時得到了家人與朋友的大力支持與幫助，收集了很多值得借鑒的典型案例、業務規范和治理措施，在此謹表示衷心感謝。由于專業水平有限，錯誤和不妥之處懇請大家批評指正。

參考文獻：

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現-科技信息（學術版）-2008（9）.

[2]學位論文農村配電網理論線損計算方法研究及軟件設計-2008.

[3]期刊論文中壓配電網線損計算新方法-電力系統自動化-

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